一种支撑桶拉深模具设计-冲压模含NX三维及11张CAD图
一种支撑桶拉深模具设计-冲压模含NX三维及11张CAD图,一种,支撑,支持,桶拉深,模具设计,冲压,nx,三维,11,十一,cad
XXXXXX设计(XX)任务书题目一种支撑桶拉深模具设计学生姓名学号专业班级学院指导教师教研室负责人下达日期题目一种支撑桶拉深模具设计论文研究背景及意义、内容、成果形式研究背景及意义研究内容零件名称:支撑桶生产批量:10000件材料:08F-ZF钢,料厚:1.2mm,工件精度:IT11本课题研究的主要内容:设计支撑桶拉深模具,画出模具的二维、三维工程图,主要零件的机械加工工艺卡片,利用UG/Catia等软件对其进行仿真,并完成毕业设计的说明书。成果形式(1)毕业设计(论文)正文;(2)模具的仿真视频;(3)至少一篇引用的外文文献及其译文;(4)附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。工作进度(1)完成选题 2019年 11月 10日 2019年11月30日(2)完成任务书下达 2019 年12 月1日 2019年12月10日(3)完成开题报告 2019 年12月 11日 2020年1 月 10日(4)完成中期检查 2020 年1月 11日 2020年 2月26 日(5)完成论文定稿 2020年2月27日 2020年5月5日 (6)完成相似比检测 2020年5月6日 2020年5月10 日 (7)完成答辩 2020年5月11日 2020年5 月24日 (8)完成成绩录入 2020年5月 25日 2020年5月31日 (9)完成材料归档 2020 年6月1日 2020年6月30日参考文献1 伍先明:现代冷冲模设计M.北京:化学工业出版社.20002 郑可锽,实用冲压模具设计手册M.北京;字航出版社 . 20033 刘建超,张宝忠,冲压模具设计与制造M.北京:高等教育出版社.20044 杨占尧.冲压模具图册M.北京:高等教育出版社 .2004 5 陈炎嗣,郭景仪,冲压模具手册.M北京:北京出版社.2001 6 玉芳主,冷冲压模具设计指导M.北京:机械工业出版社.2004 7 姜奎华 冲压工艺与模具设计M机械工业出版 .2004 8 张如华.赵向阳.冲压工艺与模具设计M.北京:清华大学出版社.2001 9 冲模设计手册编写组.冲模设计手册M.北京:机械工业出版社.1988 10 郑家贤.冲压工艺模具设计实用技术M.北京:机械工业出版社.1982 11 史铁梁.模具设计指导M.北京:机械工业出版社.2004 12 Hill,1950R,Hill,The,mathematical Theory of plasticity clarendon press,Oxford,UKC,1950.13 齐卫东.简明冲压模具设计手册M.北京:北京理工大学出版社.2010 14 李书常.李明珠.模具材料及强化处理M.机械工业出版社.2010机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称支撑桶零件名称凹模共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类Cr12毛坯外形尺寸255x65mm每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1下料锯床下料尺寸255x65mm机加锯床游标卡尺2铣粗铣、半精铣毛胚料,单边余量0.5mm机加铣床游标卡尺3磨平面磨削六面直角余量0mm机加磨床游标卡尺4钻钻2-10通孔,钻4-10通孔钳钻床游标卡尺,塞规5攻牙攻4-M10通孔螺纹钳虎钳螺纹规6CNC数控铣削加工凹模内外形余量0mmCNC加工中心游标卡尺,R规7质检、入库 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称支撑桶零件名称落料拉深凸凹模共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类Cr12毛坯外形尺寸125x90mm每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1下料锯床下料尺寸125x90mm机加锯床游标卡尺2铣粗铣、半精铣毛胚料,单边余量0.5mm机加铣床游标卡尺3磨平面磨削六面直角余量0mm机加磨床游标卡尺4钻钻4-10盲孔钳钻床游标卡尺,塞规5攻牙攻4-M10盲孔螺纹钳虎钳螺纹规6CNC数控铣削加工凸凹模内孔CNC加工中心游标卡尺7质检、入库 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期支撑桶冲压工艺分析及模具结构设计摘 要:根据任务书的要求,本次设计的工件为支撑桶,初步分析该工件的结构,可以看出该工件为圆筒型的拉深件,并且不带有凸缘,属于无凸缘拉深件,在整个工件的内部和表面有冲孔和翻孔,所以我们可以分析出该工件所需要的工序有落料,拉深,冲孔以及翻孔四个工序。在下文的叙述中,我将会首先对工件的工艺性进行分析,然后对拉深件的毛坯尺寸进行展开尺寸的计算,利用展开的毛坯尺寸进行排样图计算,算出材料利用率,然后对模具的冲裁方案进行选择,选择使用复合模或者级进模或者单工序模具进行设计。因为本次设计工序有落料,拉深,冲孔,翻孔四个工序,所以模具所需的冲压力有落料冲孔工序的冲裁力和拉深翻边工序的成形力,求和即为整套模具的冲压力,然后根据这个冲压力选择合适的相匹配的压力机,并且进行校核,然后又对冲裁和拉深的刃口尺寸进行了计算后,设计出了其余零部件,最后进行了整理和绘制装配图。本次设计的难点在于拉深模具的计算,拉深工件的计算比较复杂,在进行设计模具之前需要对拉深次数进行计算,如果工件能够一次拉深成型,那么最优的方案即为复合模,一套落料拉深冲孔翻孔复合模即可成形,如果一次拉深工序不能够成形工件,那么即需要两套模具。选用合适的模架形式也是影响工件成品质量的关键,常用的模架形式有中间导柱模架,后侧导柱模架以及对角导柱模架等等。关键词:落料;拉深;冲压力;压力机;模架。Stamping process analysis and die structure design of support barrel partsAbstract: According to the requirements of the task specification, the designed workpiece is a support barrel. After preliminary analysis of the structure of the workpiece, it can be seen that the workpiece is a cylindrical drawing part without flange, which belongs to a flangeless drawing part. There are punching and turning holes on the inner and surface of the whole workpiece. Therefore, we can analyze that the required processes of the workpiece include blanking, drawing, punching and turning holes Process. In the following description, I will first analyze the process of the workpiece, then calculate the blank size of the drawing part, use the expanded blank size to calculate the layout, calculate the material utilization ratio, then select the blanking scheme of the die, choose to use the composite die or progressive die or single process Die for design. Because this design process has four processes: blanking, drawing, punching and turning over, the punching pressure required by the die includes blanking and punching force and forming force of the deep drawing and flanging process. The sum is the punching pressure of the whole die. Then select the appropriate matching press according to the punching pressure, check it, and then carry out the cutting edge size of blanking and dras After the calculation, the rest parts are designed, and finally the assembly drawing is arranged and drawn.The difficulty of this design lies in the calculation of the drawing die. The calculation of the drawing workpiece is relatively complex. Before the design of the die, it is necessary to calculate the drawing times. If the workpiece can be drawn once, the optimal scheme is the compound die. One set of blanking drawing compound die can be formed. If one drawing process can not form the workpiece, then two sets of dies are needed. The selection of suitable mold base is also the key to the quality of finished products. The commonly used mold base forms are the middle guide pillar mold base, the back guide pillar mold base and the diagonal guide pillar mold base.Key words:Blanking; drawing; punching pressure; press; mold base.IV目录目录III1绪论11.1研究的目的和意义11.2国内外研究发展状况11.3研究内容22 支撑桶零件工艺分析32.1 支撑桶工件分析32.2零件材料特性42.2.1特性42.2.2处理工艺42.3确定冲裁工艺方案43支撑桶冲压模具设计63.1 计算毛坯尺寸63.1.1 零件落料拉深的形状63.1.2 零件的修边余量63.1.3 翻孔尺寸计算63.1.4 计算毛坯尺寸63.2 计算拉深次数73.3 排样设计83.3.1 搭边及其作用83.3.2 搭边值的确定93.3.3 步距103.3.4 计算材料利用率103.4 冲压力计算与压力机的选择113.4.1 冲孔力的计算113.4.2 落料力的计算:123.4.3 卸料力的计算123.4.4 拉深力的计算123.4.5 翻孔力的计算123.4.6 模具总工艺力的计算133.5 压力中心计算133.6校核冲压设备基本参数与选择133.6.1模具闭合高度的校核133.6.2 冲裁所需总压力校核143.7 冲裁间隙的确定153.8 计算凸凹模冲裁刃口尺寸153.9 拉深凸、凹模工作部分尺寸的确定154 模具的零部件设计与选用174.1模具零部件结构的确定174.1.1冲孔凸模结构的设计174.1.2 凹模结构的设计174.1.3 凸凹模的的结构设计184.1.4卸料装置204.1.5 模架和模座的选择214.1.6垫板及间隔板的设计234.1.7固定板的设计244.1.8螺钉的选用244.2模具整合25结 论26参 考 文 献27致 谢281绪论1.1研究的目的和意义随着社会的不断进步,市场和社会需求越来越高,导致当前的模具技术要求也越来越高,生活之中随处可见的金属件大多数都可以利用冲压模具工艺制作,在整个模具行业里面,冲压模具工艺制作的零件更是占到了百分之四十,整合注塑模具工艺技术几乎占据了所有的市场,所以在短期之内至少几十年的市场里面,模具工艺是不会被其他工艺技术所淘汰的,在本次的设计之中,根据任务书的要求,我就将对支撑桶零件进行冲压模具分析设计,首先对工件的工艺性进行分析,然后对拉深件的毛坯尺寸进行展开尺寸的计算,利用展开的毛坯尺寸进行排样图计算,算出材料利用率,然后对模具的冲裁方案进行选择,选择使用复合模或者级进模或者单工序模具进行设计。因为本次设计工序有落料和拉深工序,所以模具所需的冲压力有落料工序的冲裁力和拉深工序的成形力,求和即为整套模具的冲压力,然后根据这个冲压力选择合适的相匹配的压力机,并且进行校核,然后又对冲裁和拉深的刃口尺寸进行了计算后,设计出了其余零部件,并最终完成整合,绘制出二维和三维的装配图以及零件图。本次设计支撑桶零件的冲压模具目的就是考察以及巩固在校期间的学习成果,并且提高我们的自主操作能力,绘图制图软件的实操能力等等,相信在经过本次的设计之后,我们能够不仅仅在学习上遇到困难时能够想办法解决,还能够在生活中同样具备一定的解决问题的能力以及自学能力。1.2国内外研究发展状况在近十年的高速发展之后,我国的模具行业可谓是呈现飞跃式进步,从前二十年的大多数依赖进口不同,时至今日,据统计,我国的模具年产出总量已经拍到了世界第三位,这不是我们少数从业人员的努力就能够实现的,这离不开全体人员的共同努力,是国内行情的不断变好,以及生产线辛勤劳动的工人的不断付出成果。虽然如此,但是不可否认的是我国虽然现在的冲压工件年常量已经占到了世界第三位,但是从先进水平上来说,我国还与世界强国存在比较大的差距,先进水平技术包括大型冲压覆盖件,精密模具,高冲模具等等,特别是精密模具方面,国外先进技术已经可以将加工面粗糙度做到0.01um,这已经不仅仅是技术方面的原因,更是设备原因,现如今我国缺少自主研发的精密设备,这也是影响我国冲压模具,限制其更进一步的主要原因。抛开技术以及设备原因,我们和世界先进国家依旧存在差距的原因还有人才以及资源管理,在国外来说,CAD/CAM软件的普及推广覆盖面非常广,为追求产品的绝对质量,CAD/CAM技术必不可少,比如大型的汽车覆盖件,大型的汽车覆盖件的大型生产就离不开CAD/CAM技术,通过其软件的分析,能够精确的计算和分析出材料的形变以及受力情况,并且可以实现无实物模拟,甚至可以异地进行分析模拟,之所以外国在汽车行业领先我国几十年,就是因为我们的软件推广率过低,但是相比之下,国内的部分企业只为追求效益,从而一味追求效率,不会对产品的质量精益求精,这导致了国内的高端型人才稀少,并且也导致了一部分的高端型人才流失国外。但是从目前看来,我国现在的冲压模具技术已经得到了飞速的发展,在近些年中,我国的自主汽车品牌已经越做越好,国内以比亚迪,长城以及吉利集团为首的汽车行业龙头老大发展来看,至少在汽车外观覆盖件的设计以及生产上我国已经不存在明显的差距,但是高端技术的发动机还是有待提高,至少现目前看来,突破高端产业的瓶颈使我们现在急切追求的目标,这也是我们从业人员以后的最终目标,争取早日让我国站上工业设计制造行业的最顶峰。 1.3研究内容本次设计支撑桶零件的冲压模具,首先我们需要对工件进行初步的分析,分析其材料工艺性以及成型的性能,判断该零件的材料以及成型方式是否能够满足此次冲压的要求。然后针对该零件所需的冲裁工序,比如落料工序、冲孔工序、弯曲工序以及拉深工序等等,确定出最为合理的,最具有经济性以及最为方便加工的模具冲裁方案,比如复合模或者级进模等等。然后通过对零件进行排样图设计,排样图的设计作为冲压模具设计的重点,就好比是建筑行业的地基一般,整个冲压模具的设计都会围绕到排样图的设计,所以这一块将是本次设计的重点内容。2 支撑桶零件工艺分析2.1 支撑桶工件分析首先对本次设计的支撑桶零件进行工艺分析,从工件图可以看出,该工件为一个普通的拉深件,并且不带有凸缘,所以该工件为圆筒型的无凸缘拉深件,并且有落料工序,拉深工序,冲孔工序以及翻孔工序总共四个工序,除此之外没有其他任何的比如的结构,是一个简单的回转体,在进行工件的模具设计之前,首先需要对工件的毛坯尺寸进行展开,然后绘制出排样图,紧接着对工件的拉深次数进行计算,判断工件能否一次拉深完成,如果工件不能够一次拉深完成,那么就需要使用到两套复合模甚至三套或者更多,影响到拉深次数的条件有很多,比如说拉深件是否带有凸缘,拉深底部圆角的大小,或者是拉深件材料的厚度等等都将会直接影响到工件能否一次拉深成型。经过初步的分析,该工件的工艺性满足冲压拉深条件,拉深的直径为85mm,高度为24mm,厚度为1.2mm,工件图如图2-1所示。图2-1支撑桶工件图1. 零件材料:08F-ZF是日常生产生活中最为常见的金属材料之一,拥有良好的冲压工艺性,能够满足本次设计支撑桶零件的拉深工艺,在生活中常见的农业机械,精密器械以及大型轮船器械之中都能够见到该材料的身影。2. 尺寸要求:根据任务书的要求对支撑桶零件进行标注公差,但是由于该零件没有标明所以本次设计之中取IT11精度。2.2零件材料特性2.2.1特性本次设计中选用的材料为08F-ZF,08F-ZF是日常生产生活中最为常见的金属材料之一,拥有良好的冲压工艺性,能够满足本次设计支撑桶零件的拉深工艺,在生活中常见的农业机械,精密器械以及大型轮船器械之中都能够见到该材料的身影。2.2.2处理工艺,高速冷却。2.3确定冲裁工艺方案通过前面的工艺性分析可知,支撑桶零件总共需要的工序有落料,拉深,冲孔,翻孔,切边工序,但是通常来说,模具设计之中不会将切边工序单独进行模具设计,因为模具的设计以及开发制造的成本是很高的,如果单独开发切边模具那么对经济性是一大损失,所以一般来说都是将拉深成型的拉深件通过切边机完成切边工序,所以本次设计中将不会对支撑桶零件的切边工序单独设计切边模,只需要对所有工序进行设计。所以列出下面的三种冲压方案:(1) ;(2) ;(3) ; 方案(1)单工序模具生产,设计四幅模具对支撑桶零件进行冲裁,首先利用落料模具对落料工序进行冲裁,然后利用落料模具制成的半成品放入另一幅拉深的单工序模具之中,再利用冲孔单工序模具对拉深件进行冲孔冲裁工艺,最后利用翻孔模度冲孔成型的拉深件翻孔,由此完成成形,此种方案虽然可行,但是总共需要使用到四幅模具,不仅仅效率低下,模具的开发和设计制造成本高,并且经过四幅模具的定位,精度必定会存在一定流失,造成制成的成品工件精度不够,所以在本次支撑桶的冲压模具设计方案中不采用该单工序模具设计方案。方案(2)为采用复合模的方式,即将落料工序以及拉深工序集中到一副模具之中同时进行冲裁成型,该种冲裁方案对于难度相对较低的工件来说是最优化的选择,因为复合模相比较于单工序模具来说,首先只需要一套模具,效率高,并且在同时冲裁工件,精度不管是相比于单工序模具还是级进模都高,而且复合模的结构尺寸相比级进模更小,所以在本次设计之中决定采用此方案,利用落料拉深冲孔翻孔复合模进行设计。方案(3)为级进模设计,级进模是将工件需要使用的工序按照一定的顺序进行排列,然后依次进行冲裁的模具形式,级进模的有点就在于能够对复杂工件进行分布冲裁,将复杂的刃口化繁为简,降低模具的制造难度,但是缺点就是模具尺寸相比单工序模具以及复合模具较大,结合本次设计支撑桶零件,该工件的刃口尺寸简单,即为简单的圆形,所以不需要用到化繁为简的分解刃口,并且本身对于拉深工序来说,级进模的设计比较复杂,以及在级进模多次的定位之后,工件的精度肯定不如复合模。所以级进模的方式虽然同样能够生产出工件,但是综合各方面原因,择优而选,我们将方案二的复合模设计。综上所述,在本次的支撑桶冲压模具设计之中,决定采用方案二的落料拉深冲孔翻孔复合模。3支撑桶冲压模具设计3.1 计算毛坯尺寸通过任务书的要求以及结合在校期间学习的知识可知,本次设计的支撑桶零件为不变薄拉深,接下来将会对支撑桶零件的毛坯尺寸进行展开计算。3.1.1 零件落料拉深的形状在拉深件从平直类的条料变形为圆筒形的空心件时,材料会产生流动,所以在对模具进行设计之前就需要对拉深件进行毛坯尺寸的展开计算。并且在材料流动完成拉深之后,拉深件的边缘会产生皱痕,所以通过计算出毛坯之后,绘制排样图之前会在毛坯尺寸的基础上加上一个修边余量,以便拉深完成之后对工件进行切边。3.1.2 零件的修边余量根据公式,修边余量的选取可知修边余量h=2MM。3.1.3 翻孔尺寸计算根据公式,将翻孔尺寸D=45以及h=13带入公式,计算得出d=22.5mm。3.1.4 计算毛坯尺寸根据 123mm图3-1 毛坯示意图3.2 计算拉深次数在拉深件的模具设计之中,如果拉深件拉深高度过高,会导致零件的拉破,所以在此之前必须先对拉深件所需的拉深次数进行计算,确保工件能够一次拉深成型,对于不带凸缘的拉深件来说,本次设计采用查表法,通过查表计算和分析出圆筒型拉深件能否一次拉深。h/d=24/85=0.28由 表3.1查得知本次设计工件可以一次拉深成型。表3.1无凸缘圆支撑桶拉深件的最大相对高度h/d拉深次数毛坯相对厚度t/D10021.51.51.01.00.60.60.30.30.150.150.08 1 2 3 450.940.771.881.543.52.75.64.38.96.60.840.651.61.322.82.24.33.56.60.510.70.571.361.12.31.83.62.95.24.10.620.51.130.941.91.52.92.44.13.30.520.450.960.891.61.32.42.03.32.70.460.380.90.71.31.12.01.52.72.0通过查表可知本次设计圆筒形拉深件可以一次拉深成型。3.3 排样设计在对排样图进行设计的时候,对所需工序的合理安排决定了一副模具的经济性以及产品的质量。在冲压模具工作的时候,每一次料带的送进就是一个送料步距,排样图排列的方式分为了直排,斜排,对排等等组合方式,特别是级进模的设计之中,排样图的设计将会直接决定了模具的质量以及精度,在排样图的设计时,不仅仅是一味的提高材料利用率,还要必须考虑到刃口的位置关系以及凸模和凹模的强度刚度问题,保证模具的安全性,否则将会直接影响产品精度和效率以及模具的寿命,因此我们在设计排样图的时候必须要遵循以下的原则:1.应注意材料的纤维方向,在设计时必须使得工件的冲裁方向一致,否则将会导致冲裁的产品断面不一致导致工件质量不佳。2.对于公差严格的工件来说,需要尽量减少工位,不然工位的繁多会直接导致误差的累积,最终导致产品的质量和精度不合格。3.在设计一些比较异形的刃口时,需要将刃口外形进行分解,分开步数进行冲裁,这样在既降低了凸凹模加工难度的同时又能够增加凸凹模的强度和安全性。4.在设计多工位的级进模时,必须设置一定数量的空工位,设置空工位的目的就是为了保证凸模有一定的位置进行摆放以及保证凹模的强度刚度,否则整体的结构过于紧凑,将会导致凹模强度不够,寿命难以保证模具大批量的生产条件。5.在设计弯曲类工件级进模排样图的时候,设计载体尤为关键,需要仔细考虑到弯曲的送进,不能够在料带弯曲的部分卡料,必须能够使料带能够在模具内顺利送进。3.3.1 搭边及其作用搭边指的就是料带或者工件的相互关联的一个值,而搭边值又可以分为侧搭边值以及工件间搭边值,侧搭边值指的是工件与料带之间的距离,工件间搭边值指的是工件与工件之间的搭边值,设置搭边值的作用有很多,比如在有废料排样之中,侧搭边值与工件间搭边值都有所保证,在少废料搭边之中,工件间搭边值为0mm,虽然说少废料排样能够增加一定的材料利用率,但是因为工件与工件之间的没有存在距离,所以在连续冲裁的时候,产品的质量难以保证,当存在搭边值时,就算出现一定的偏差,对工件的质量也不会产生较大的影响,但是也不能够一味的为了保险,增大搭边值,过大的搭边值会明显降低材料整体的利用率,使得整个模具的效益降低。所以搭边值的选取也会直接决定材料的利用率,并且如果选取不当会直接影响模具的产品质量以及效益。3.3.2 搭边值的确定搭边值是指工件与工件或者是条料的侧边的距离,这个距离会直接影响产品的质量,如果工件和工件之间的工件间搭边值过小,那么将会导致工件与工件之间的距离过小,导致产品的质量可能会达不到标准,如果是工件与料带的侧搭边过小,同样会导致工件的精度问题,但是如果一味取大搭边值为了保证产品的质量又会造成材料的浪费,降低材料利用率,所以在取值搭边值的时候,需要通过查表合理取值。表3-4 最小搭边值a支撑桶排样图所示:图3-2 排样图3.3.3 步距3.3.4 计算材料利用率:式中3.4 冲压力计算与压力机的选择在模具设计时,我们需要对模具总体所需的冲压力进行计算,目的就是为了针对模具所需的冲压力选择其匹配的压力机,首先压力机的吨位必须满足条件,即大于等于模具所需总冲压力的1.3倍,其次压力机的长宽高尺寸必须大于等于模具的长宽高尺寸,这些都是我们选择压力机的最为重要的标准之一。对于复杂型工件的周长难以通过公式计算得出其周长和面积,所以我选择通过CAD软件对本次设计工件刃口的周长进行测量,通过查阅相关的冲压书籍可以得知冲裁力的计算公式为:式中 ;;K系数指在模具的工作中难免会产生磨损,造成模具生产出的工件精度不能达到标准,本次设计K系数取值1.3。3.4.1 冲孔力的计算。:根据公式: =1.31.270.69260 =28.67 (KN)3.4.2 落料力的计算:。:根据公式: =1.31.2386.42260 = 156.73(KN)3.4.3 卸料力的计算。查表3-1得 ,取根据公式:3.4.4 拉深力的计算支撑桶的拉深力计算公式:=3.14123mm1.2mm3400.5=78.79KN式中=340MPa,K1=0.5由冲压手册查得.顶件力取拉深力的10%=0.178.79=7.88KN3.4.5 翻孔力的计算F翻 = 1.1ts(d-D0) 3.4.6 模具总工艺力的计算所以落料拉深冲孔翻孔复合模F总=28.68+156.73+7.84+78.79+7.88+31.71=311.63KN3.5 压力中心计算滑块中心一致,否则会导致模具寿命降低。计算公式:=由零件图3-3可知支撑桶为圆形,结构简单,压力中心的确定可以不用通过计算得知支撑桶的压力中心即为支撑桶的中心点。图3-3 压力中心3.6校核冲压设备基本参数与选择3.6.1模具闭合高度的校核通常情况下中小型的模具都可以采用开式双柱可倾压力机J23系列,杰哥模具的压力以及外形尺寸等等条件,本次设计采用型号为J23-63。参数如下表3-6所示:表3-6技术参数 项目参数公称压力/KN630滑块行程/mm130滑块行程次数/min50最大闭合高度/mm360闭合高度调节量/mm80工作台尺寸前后480左右710垫板尺寸厚度80直径250模柄孔尺寸直径50深度80模具的闭合高度为: =293mm闭合高度=360mm,。模具的高度必须要满足压力机的校核,即模具的闭合高度需要小于压力机的闭合高度,使得模具在装夹时能够合理运行,如果模具的高度比压力机的高度小,那么能够在模具装夹时在工作台增加垫块以增加模具的整体高度满足校核,在本次设计之中,模具的高度能够满足压力机的校核。3.6.2 冲裁所需总压力校核在计算冲压力完成之后,对模具所匹配的压力机进行选择,最重要的原则之一就是压力机的公称压力必须要满足校核,压力机的公称力必须要大于模具所需总冲压力的1.3倍,这样才能够保证在模具进行工作的时候有足够的冲压力对料带进行冲裁和成形。经过前面的计算可以得知,本次设计所需的总冲压力包括冲裁力和拉深力,所以压力机公称力需满足,所以本次选择的压力机满足压力校核。3.7 冲裁间隙的确定冲裁间隙是模具进行冲裁时凸模与凹模之间的空隙,所以冲裁间隙的大小将会直接影响到最终设计模具产品的质量,冲裁间隙大致可以分为以下的三类:小间隙,中等间隙以及大间隙。不同的材料以及不同的运用情况都会影响模具的冲裁间隙,所以我们在设计的时候必须要结合具体的情况选择不同的冲裁间隙值。查阅相关资料后我们可以查出,最大双面间隙。3.8 计算凸凹模冲裁刃口尺寸查简明冲压设计手册可知,校核间隙:满足+条件 ,因此间隙的取值满足要求。 ,.落料尺寸mm 标准公差表表知=0.29冲孔尺寸:= 标准公差表表知=0.153.9 拉深凸、凹模工作部分尺寸的确定,所以双边间隙Z=2.64mm=0.08=0.05该支撑桶模具的凸、凹模尺寸及公差如下:拉深凸模:=82.6+0.4x0.42=82.77mm拉深凹模:=82.77+2.64=85.41mm4 模具的零部件设计与选用4.1模具零部件结构的确定4.1.1冲孔凸模结构的设计本次设计为落料拉深冲孔翻孔复合模,凸模只有冲孔凸模存在,冲孔凸模的作用即为和冲孔翻孔凸凹模的共同作用之下对工件进行冲孔工序。凸模的结构形式多种多样,从形状上可以分为圆形和非圆形,从刃口的形状可以分为平刃口以及斜刃口,从结构上又可以分为阶梯式,直通式等等,分析本次设计的工件为圆筒型拉深件,所以凸模为圆形,并且因为凸模只存在冲孔凸模,为了保证凸模的强度,采用了阶梯式凸模,固定方式选择凸台固定,利用凸台和凸模固定板固定,采用过渡配合(H7/m6或H7/n7),材料选取,热处理硬度为。拉深凸模详细的形状以及尺寸如下图4-1。图4-1 冲孔凸模的设计4.1.2 凹模结构的设计()为:但因本次设计拉深件采用卸料环及压边圈,压边圈的同时具有防止拉深皱褶以及顶件的作用,但是会增加凹模的深度,所以本次设计之中为了保证模具的强度以及刚度,必须取较大值,因此本次设计取凹模板厚度为60mm。式中:5图4-2 落料凹模的设计4.1.3 凸凹模的的结构设计本次设计落料拉深冲孔翻孔复合模之中,有落料工序,拉深工序,冲孔工序以及翻孔工序,所以涉及到的凸凹模有落料拉深凸凹模,冲孔翻孔凸凹模,拉深翻边凸凹模三个,凸凹模即同时拥有凸模和凹模两个作用的零件,对于落料工序来说,凸凹模可以看做为凸模,通过凸凹模和落料凹模完成落料工序,而对于拉深工序来说,凸凹模又可以看作为凹模,通过凸凹模和拉深凸模完成拉深工序,其他凸凹模同理。在设计凸凹模时,必须使得凸凹模满足壁厚的校核,否则如果凸凹模的壁厚过低,在经过大批量的工作之后,会造成损坏,凸凹模的壁厚校核条件是凸凹模的最小壁厚必须大于或者等于材料的1.5倍料厚。所以本次设计中凸凹模的最小壁厚极限值为: 经过测量该模具的最小模具厚度均大于m,所以本次设计凸凹模壁厚满足校核,该凸凹模设计可行。 图4-3 落料拉深凸凹模的设计 图4-4 拉深翻边凸凹模的设计 图4-5 冲孔翻边凸凹模的设计4.1.4卸料装置冲压模具的卸料机构通常分为刚性卸料机构以及弹性卸料机构两种,其中弹性卸料机构能够同时具有压料和卸料两个作用,但是弹性卸料机构的卸料力有限,对于较厚的工件不能够实现卸料,此时就需要使用到刚性卸料机构。通常在复合模的设计之中,弹性卸料机构是常用的结构,当模具合模时,卸料板能够在弹性装置的作用之下紧紧的压住条料,使其不能移动,从而使得模具的精度提高,能够有效地改善产品的平直度。工作原理就是上模下压的时候由卸料螺钉和弹性装置以及卸料板组成的卸料机构压紧条料,当冲裁完成之后,上模上行,弹性装置泄压,卸料板完成卸料,本次设计采用了弹性卸料的卸料板结构,卸料板外形的尺寸和凹模一样为250mm,高度取值20mm。 图4-6 卸料板的设计4.1.5 模架和模座的选择在冲压模具标准模架之中,模架上模部分通常是由上模座和导套组成,下模部分由下模座和导柱组成,这是常见的导柱导套式模架,而模架又分为后侧导柱模架,中间导柱模架和对角导柱模架以及四角导柱模架等,例如中间导柱模架只能够前后送料,但是后侧导柱模架就能够前后左右送料,然而中间导柱模架的寿命又会高于后侧导柱模架,所以我们在选择模架时需要仔细分析各自的优缺点,选择合适的模架才能够生产出合格的产品。本次设计模具为复合模,并且送料方式为前后送料,所以可选择的模架形式很多,但是考虑到模具的寿命以及模具制造成本,本次设计采用了GB/T 2851.6中间圆形导柱模架,材料为HT200。 图4-7 上模座的设计 图4-8 下模座的设计4.1.6垫板及间隔板的设计垫板分为上垫板和下垫板,也叫作凸模垫板以及凹模垫板,上垫板设置在上模,下垫板设置在下模,垫板的作用是当模具的强度不够时,增加垫板增加强度,保证模具的工作寿命以及产品的质量精度,造成强度不够原因很多,主要是当凸模过多或者过大,固定板以及凹模的强度即不能达到要求。本次设计之中,结构比较复杂,固定板的强度以及模具整体强度需要加强,虽然没有设置上垫板,但是为了保证推件行程,所以设置了间隔板,间隔板同样能够实现对模具结构的加强。厚度设计为H=42mm。4.1.7固定板的设计固定板是将落料拉深凸凹模固定在下模作用的模板,本次设计落料拉深凸凹模的固定方式采用了螺钉固定,利用四颗M6的圆柱头内六角螺钉固定,固定板外形尺寸同凹模一样为250mm,厚度取值40mm,材料为45钢。 图4-9 固定板的设计4.1.8螺钉的选用按照选择以及, 卸料螺钉满足公式: 4.2模具整合整理上述说明,通过二维和三维软件绘制出了本次支撑桶落料拉深冲孔翻孔复合冲压模具设计装配图如下图4-10。图4-10落料拉深冲孔翻孔复合模总装图结 论经过以上的计算与说明,最终本次支撑桶落料拉深冲孔翻孔复合模设计完成,在本次说明书中我首先对工件的工艺进行了分析,对工件需要的拉深次数进行计算,最终计算出本次设计支撑桶工件只需要一次拉深即可完成,如果不进行此工作那么在拉深时很可能就会将工件拉皱甚至拉破。然后我将工件进行展开毛坯尺寸计算完毕之后,选择出最适合的工艺方案,随后确定了采用复合模的方式对工件进行冲压,然后完成了排样图设计,为之后进行装配图的结构设计打下了基础。在第三章节文中主要是针对计算,首先对冲压力进行了详细的计算,本次支撑桶落料拉深冲孔翻孔复合模总冲压力包括了冲裁力以及拉深力的计算,通过冲压力的计算选择出了匹配的压力机,并对选择的压力机进行了校核,然后对冲裁以及拉深工序的刃口尺寸进行了计算,刃口尺寸的计算将会直接反映出该模具的产品质量和精度能否合格以及模具的寿命是否能够满足大批量的成产要求。最后第四章节中对模具的主要零部件进行了设计,包括了凸模,凹模,凸凹模等等,并且在本次设计之中大量使用了模具标准件,在模具设计之中使用标准件是模具设计制造行业之中的大势所趋,并最终利用软件绘制成装配图,编制完成了此份落料拉深冲孔翻孔复合模说明书。参 考 文 献1 王敏杰等.中国模具工程大典第9卷模具制造S.北京:电子工业出版社,2007.8:56-59.2 王秀凤等.板料成型CAE设计及应用.M.北京:北京航天航空大学出版社,2008.1:23-28.3 王立人,张辉.冲压模设计指导M.北京:北京理工大学出版社,2009.8:35-41.4 曹岩,白瑀.冲压标准模架手册与三维图库M.北京:化学工业出版社, 2010.8:18-26.5 廖念钊等.互换性与技术测量M.北京:中国计量出版社,2007.6:5-11.6 田光辉,林红旗.模具设计与制造M.北京:北京大学出版社,2009.9:19-23.7 陈明,李子琼等.机械制造工艺学M.北京:机械工业,2005.8:38-44.8 张正修.实用冲模结构设计手册M.北京:化学工业出版社,2009.12:48-50.9 Jae Yeo Lee and Kwangsoo Kim.A feature-based approach to extracting machining featuresJ.Computer-Aided Design, Vol.30,No.13, pp.101959-1035, 1998:65-73.10 Liu Shengguo.The Current Situation and Development of Stamping Die Technology in ChinaJ. Vo.l 23No. 1Feb 2007:22-30.11 王树勋.冲压与注塑模具结构图册M.广州:华南理工大学出版社, 2009.8:1-6.12 张如华等.冲压工艺与模具设计M.北京:清华大学出版社, 2006.3:11-16.13 高军等.冲压模具标准件选用与设计指南M.北京:化学工业出版社,2007.7:18-26.14 中华机械网.我国冲压模制造技术的的发展趋势Z,http:/news.machine365.com/arts/070105/24/166185_2.html,2007-01-05:1-8.15 Koric, Seid. Journal of Materials Processing TechnologyJ. Feb2008.Vo.l:17-23.16 林承全,胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例M.北京:化学工业出版社, 2008.1:1-6.致 谢经过这段时间不懈努力之后,我最终完成了本次支撑桶落料拉深冲孔翻孔复合模设计,历经了不知多少困难,我依然充满了信心,相信自己的决心,相信自己最终能够完美的完成本次设计,在遇到设计困难时,不断的找寻解决问题的途径,从翻阅书本的老师教授的知识再到上网查阅资料和文献,最后不断的询问老师和同学们,当我遇到一个一个问题,并一个一个解决时,那种喜悦是之前从来不增体会过的,在此过程之中我还感觉到了前所未有的充实,在校期间很多时候我都没没有针对知识上的难点进行深入分析,但是当我现在静下心来面对的时候才知道,我缺乏的不是能力,只是缺乏面对探索的精神。能够顺利的完成此次设计,我想感谢我的老师和同学们,在我一筹莫展的时候是他们给我耐心解答,特别是我的导师,这可能是老师最后一次带领我们,但是老师们没有一丝懈怠,反而是更加细致的讲解,润物细无声,不光是老师们的求知和探索精神,老师的无私精神同样是我以后不管是学习还是社会工作长路之中需要不断学习的。最后,向所有的同学们,指导老师们以及学校领导们表示衷心的祝福以及感谢,我一定在以后的学习和生活之中不断进取,不断发扬传播校训,争做一个社会精英,争取为老师学校甚至祖国争光。34
收藏